ДР № 0119U100671. Терміни виконання НДР: 2019-2021 рр.
Науковий керівник: Кавецький Т.С., канд. фіз.-мат. наук, доцент.
Фактичний обсяг фінансування за повний період виконання із загального фонду держбюджету МОНУ – 692,32 тис. грн., у 2020 р. – 351,7 тис. грн.
Cекція: Наукові проблеми матеріалознавства.
Категорiя науково-дослідної роботи: Прикладне дослідження.
Одержаний науковий результат, його новизна, науковий рівень, значимість
та практичне застосування
У ролі наномедіаторів для покращення електронного обміну між поверхнею робочих електродів та іммобілізованою лакказою було вибрано наночастинки ТіО2 модифіковані допуванням сульфуром та досліджено їх структурно-морфлогічні характеристики. Запропоновано оригінальну схему формування біо-наномембрани сенсора, що включає поєднання полімеру з сульфонатними группами із наночастинками ТіО2, що містять Сульфур, що сприяє кращому утриманню ферменту всередині нанополімерної плівки.
Досліджено основні операційні параметри ензимних біоелектродів, створених із використанням наномедіаторів електронного перенесення та мікробної лаккази і встановлено, що модифікація TiO2-NP сульфуром значним чином впливає на характеристики сенсора. Так, наночастинки TiO2S1,5 кінцевим вмістом S 6,0±0,2 мас.% характеризуються покращеними операційними параметрами біо-наноелектродів, зокрема, високою чутливістю і низьким значенням позірної Км, у порівнянні із контрольними біоелектродами без TiO2-NP чи із використанням біо-наноелектродів на основі комерційних наночастинок AEROXIDE®TiO2 P25. Водночас, слід відмітити критичну залежність ефективної електропровідності біо-нанокомпозиту від вмісту Сульфуру в зразках TiO2-NP. Так, для біо-наноелектродів із використанням TiO2S0,75 (де вміст S був нижчий і відповідав 2,4±0,2 мас.%) і для біо-наноелектродів на основі TiO2S3,0 (з високим вмістом сірки – 12,0±0,2 мас.%) усі операційні параметри суттєво погіршуються, порівняно із контрольними біоелектродами чи біо-наноелектродами на основі комерційних наночастинок AEROXIDE®TiO2 P25.
Високий науковий рівень проведених досліджень відображається рівнем та кількістю публікацій за проектом, а також тим, що за матеріалами представлених досліджень успішно захищено докторську дисертаційну роботу.
Розроблені біосенсори здешевлюють, спрощують та покращують процедуру виявлення токсичних для людини речовин та не мають аналогів в Україні, а за основними показниками, відповідають світовим стандартам в галузі оцінки стану довкілля та якості питної води. Прогнозована ціна кінцевого біоаналітичного продукту (біосенсора) є суттєво нижчою у порівнянні із відомими комерційними підходами аналізу цих речовин. Залучення до проведення досліджень молодих вчених має становить важливий соціально-виховний ефект створюючи сприятливі умови для набуття ними важливого наукового досвіду та відкриваючи перспективи подальшого їх кар’єрного росту.
Кількісні показники результатів дослідження
– Статті у журналах, що входять до наукометричних баз даних Scopus та/або Web of Science Core Collection – 16;
– Публікації у матеріалах конференцій, тезах доповідей та виданнях, що не включені до переліку наукових фахових видань України – 6;
– Монографії та розділи монографій, опубліковані за рішенням Вченої ради закладу вищої освіти – 2;
– Монографії та розділи монографій, опубліковані (або підготовлені і подані до друку) в іноземних видавництвах – 5.
– Патенти – 1;
– Захищено докторських дисертацій – 1.